JP2009150137A

JP2009150137A - 断熱材固定用ピン

Info

Publication number: JP2009150137A
Application number: JP2007329426A
Authority: JP
Inventors: Kimio Shinjo; 公生新城
Original assignee: PIAS HANBAI KK
Current assignee: PIAS HANBAI KK
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2009-07-09

Abstract

【課題】断熱材の引っ張りによりピン本体の溶接部に作用する曲げ応力を軽減させて、該溶接部の剥離を防止することができ、また、ピン本体の先端部に先尖り部を有する固定用ピンでありながら、ＣＤ溶接によって充分な溶接強度が得られる断熱材固定用ピンを提供すること。
【解決手段】ＣＤ溶接（コンデンサ方式のスタッド溶接）によって断熱材を支持鋼材に固定するためのピンであって、鋼線材からなる細長いピン本体１１の先端部に先尖り部１２を有し、後端部に薄い鋼板からなる大径の円盤状座金１３が固着されている断熱材固定用ピン１０において、先尖り部１２近傍のピン本体１１に細軸部１４が設けられている。先尖り部１２は、その頂角が約９０度の三角錐状、四角錐状又は円錐状に形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄骨構造物や機械設備の外面を断熱材で被覆するために使用される断熱材固定用ピンに関するものである。

近年、アスベスト問題から、在来工法で鉄骨構造物の天井やそれを支えるＨ型鋼の梁材及び柱材に断熱材として吹き付けていたアスベストに替わり、石綿やグラスウールなどの断熱材で被覆する断熱工法が普及しつつある。

この場合、図６に示すように、従来よりダクト４の断熱（保温）に用いられていた石綿やグラスウール等の断熱材５に、後端部に薄い鋼板からなる大径の円盤状座金２が固着された細長い固定用ピン１を貫通させ、該固定用ピン１先端をダクト（支持鋼材）４表面にＣＤ溶接（コンデンサ方式のスタッド溶接）により固着して前記断熱材５を固定する工法が、そのまま使用されている。この工法に使用される固定用ピン１の先端には、ＣＤ溶接のスパークを誘発させるために突起３が設けられているが、尖ってはいない（図８（ａ）及び（ｂ）参照）。そのためダクト４表面のゴミや断熱材５そのものが固定用ピン１先端に付着して通電障害を及ぼすことがあり、また、強く押しつけて通電させることにより曲げ応力が発生するので、固定用ピン１は曲げ強度が高められている。

一方、断熱材５の厚みは相当に厚い場合も有るが、その重量はとても軽い。従って断熱材５を固定する固定用ピン１の軸方向に発生する負荷は軽微である。しかし、施工時に発生する断熱材５の引っ張りによって、固定用ピン１には曲げ応力が発生する。他方、黒皮またはその上に防錆塗装を施した支持鋼材４では、上記従来の固定用ピン１の先端形状では防錆塗料膜や酸化皮膜を突き破って通電によるスパークは発生しない。更には、通電を確保して完全に溶着しても、曲げ強度の高い固定用ピン１に断熱材５の引っ張りによる曲げ応力が作用すると、図７に示すように、その応力は溶接部６に集中して該溶接部６を剥離させ、安定した固定（固着）が困難である。

また、図９（ａ）に示すように、固定用ピン１の先端部分に釘先のように鋭角の先尖り部７を設けたものは知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。しかし、ＣＤ溶接は、そのコンデンサの蓄電量によって、相当な断面積の溶解や溶接は可能であるが、アーク溶接や抵抗溶接のように通電時間の調整は不可であり、その放電時間が１／１０００秒程度と極端に短いため、軸方向の溶解量は得られにくい。そのため、釘先のような先尖り部７では、図９（ｂ）に示すように途中までしか溶けず、充分な溶接面積の溶接部６が得られない。したがって、曲げ応力によって溶接部６が支持部材４から容易に剥離するという問題がある。
特開２００４−８２１２７号公報特開平１０−２４５９０４号公報

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、溶接後に断熱材の引っ張りによりピン本体の溶接部に作用する曲げ応力を軽減させて、該溶接部の剥離を防止することができ、また、ピン本体の先端部に先尖り部を有する固定用ピンでありながら、ＣＤ溶接によって充分な溶接強度が得られる断熱材固定用ピンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ＣＤ溶接（コンデンサ方式のスタッド溶接）によって断熱材を支持鋼材に固定するためのピンであって、鋼線材からなる細長いピン本体の先端部に先尖り部を有し、後端部に薄い鋼板からなる大径の円盤状座金が固着されている断熱材固定用ピンにおいて、前記先尖り部近傍の前記ピン本体に細軸部が設けられていることを特徴とする。

また、前記先尖り部が三角錐状、四角錐状又は円錐状に形成され、その頂角が約９０度であることを特徴とする。

本発明による断熱材固定用ピンは、前記先尖り部近傍の前記ピン本体に細軸部を設けたから、前記支持鋼材に溶接した後、前記断熱材に引っ張り力が発生して、前記ピン本体に曲げ応力が作用すると、前記細軸部が弾性変形して湾曲することで、溶接部にかかる応力を軽減し、該溶接部の剥離を効果的に防止することができる。

前記ピン本体に作用する曲げ応力によって前記細軸部が弾性変形して容易に湾曲するためには、前記細軸部の直径（ｄ）が、前記ピン本体の直径（Ｄ）の１／２〜２／３で、かつ、前記細軸部の長さ（Ｌ）が前記細軸部の直径（ｄ）の１．５倍〜３．０倍であることが望ましい。

また、前記先尖り部の頂角が約９０度の広い角度にすることで、前記断熱材を容易に貫通すると共に、前記支持鋼材表面の塗料膜や酸化皮膜を突き破り、ＣＤ溶接が可能となり、しかも、前記先尖り部の軸方向の長さが短くて、該先尖り部全体が溶解され、充分な溶接強度が得られる。したがって、前記細軸部の曲がりによる前記溶接部の剥離防止の効果を高めることができる。ちなみに、前記先尖り部の溶接強度は業界規格とされている３０ｋｇ−ｆよりはるかに大きい１００ｋｇ−ｆを得ることが可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る断熱材固定用ピン１０を示しており、鋼線材からなる細長いピン本体１１の先端部に先尖り部１２を有し、後端部に薄い鋼板からなる大径の円盤状座金１３がかしめ結合により固着され、先尖り部１２近傍のピン本体１１に細軸部１４が設けられている。

先尖り部１２の形状は、後述する断熱材２０を容易に貫通させ、支持鋼材２１に当接したとき、該支持鋼材２１表面の黒皮（酸化被膜）や防錆塗料膜を突き破ってＣＤ溶接の通電を可能にするため、製造コストを考慮すると図２（ｄ）及び（ｂ）に示す四角錘状が望ましい。なお、四角錘状の他、図２（ｃ）に示した三角錘状又は図示は省略したが円錐状としてもよい。

また、先尖り部１２の頂角Ａは、約９０度の広い角度に設計することが望ましい。その理由は、先尖り部１２の頂角Ａを約９０度の広い角度とすることで、該先尖り部１２の軸方向長さを短くし、放電時間が約１／０００秒の短時間であるＣＤ溶接により先尖り部１２をピン本体１１に隣接する箇所まで溶解させて、大きな溶接面積の溶接部１６を確保するためである。

細軸部１４は、後述するようにピン本体１１の先尖り部１２を支持鋼材２１に溶接した後、ピン本体１１に作用する曲げ応力が溶接部１６にかかるのを軽減して、該溶接部１６の剥離を防止するために設けられるもので、ピン本体１１に作用する曲げ応力によって細軸部１４が容易に曲がるようにすることと、細軸部１４の引っ張り強度を考慮して、細軸部１４の直径（ｄ）は、ピン本体１１の直径（Ｄ）の１／２〜２／３で、かつ、細軸部１４の長さ（Ｌ）は、直径（ｄ）の１．５倍ないし３．０倍程度が望ましい。また、細軸部１４にかかる曲げ応力が溶接部１６に及ぼす影響をできる限り小さくするため、先尖り部１２上端から細軸部１４下端までのピン本体１１の長さ（Ｈ）は、直径（ｄ）の１．５倍以下とすることが望ましい。

なお、図５に示すように、細軸部１４の上下両端とピン本体１１との境界部位にテーパ部１５，１５を設けると、ピン本体１１に作用する曲げ応力による細軸部１４の曲がり変形がより容易になる。

図３及び図４は、上記した本発明に係る断熱材固定用ピン１０の使用状態を示している。ピン本体１１を石綿やグラスウール等の断熱材２０に貫通させ、先端部の先尖り部１２を鉄骨構造物のＨ形鋼などの支持鋼材２１の表面に押しつけて、該表面の防錆塗料膜や酸化皮膜（黒皮）を突き破り通電可能とした状態で、ＣＤ溶接により先尖り部１２を支持鋼材２１に溶接して、溶接部１６が形成される。このとき、先尖り部１２の頂角Ａが約９０度の広い角度で、該先尖り部１２の軸方向長さが短くなっているので、放電時間が約１／１０００秒の短時間であるＣＤ溶接であっても、先尖り部１２はピン本体１１に隣設する箇所まで溶解され、大きな溶接面積の溶接部１６を確保して、充分な溶接強度が得られる。

このように支持鋼材２１に溶接した断熱材固定用ピン１０により断熱材２０を固定保持するのであるが、施工作業中、あるいは施工後に、断熱材２０に図４の矢印で示す横方向の引っ張り力が発生してピン本体１１に曲げ応力が作用すると、ピン本体１１の細軸部１４が、図４に示すように曲がり変形して、溶接部１６にかかる曲げ応力を軽減し、該溶接部１６の剥離が防止される。このとき、前述のように先尖り部１２の上端から細軸部１４下端までのピン本体１１の長さ（Ｈ）を、細軸部１４の直径（ｄ）の１．５倍以下に設計すると、細軸部１４にかかる曲げ応力が溶接部１６に及ぼす影響が小さくなるので、細軸部１４の曲がり変形による溶接部１６の剥離防止効果を一層高めることができる。

本発明に係る断熱材固定用ピンの正面図である。同上ピン本体の先尖り部の形状を示しており、（ａ）は先尖り部の正面図、（ｂ）は同底面図、（ｃ）は異なる形状の先尖り部の底面図である。同上断熱材固定用ピンの使用状態を示す縦断正面図である。同上使用状態において、断熱材に引っ張り力が発生したときのピン本体の曲がり変形を説明する縦断正面図である。本発明に係る断熱材固定用ピンの別の実施形態を示す正面図である。従来の断熱材固定用ピンの使用状態を示す縦断正面図である。同上使用状態において、断熱材に引っ張り力が発生したときのピン本体の状態を説明する縦断正面図である。同上従来の断熱材固定用ピンのピン本体の先尖り部を示しており、（ａ）は先端部の正面図、（ｂ）は同底面図である。従来の断熱材固定用ピンの別タイプのピン本体を示しており、（ａ）はピン本体先端部の正面図、（ｂ）は同ピン本体をＣＤ溶接して支持鋼材に溶接した状態を示す説明図である。

符号の説明

１０断熱材固定用ピン
１１ピン本体
１２先尖り部
１３円盤状座金
１４細軸部
１５テーパ部
１６溶接部
２０断熱材
２１支持鋼材

Claims

ＣＤ溶接（コンデンサ方式のスタッド溶接）によって断熱材を支持鋼材に固定するためのピンであって、鋼線材からなる細長いピン本体の先端部に先尖り部を有し、後端部に薄い鋼板からなる大径の円盤状座金が固着されている断熱材固定用ピンにおいて、
前記先尖り部近傍の前記ピン本体に細軸部が設けられていることを特徴とする断熱材固定用ピン。
前記先尖り部が三角錐状、四角錐状又は円錐状に形成され、その頂角が約９０度であることを特徴とする請求項１記載の断熱材固定用ピン。
前記細軸部の直径（ｄ）が、前記ピン本体の直径（Ｄ）の１／２〜２／３であることを特徴とする請求項１又は２記載の断熱材固定用ピン。
前記細軸部の長さ（Ｌ）が、該細軸部の直径（ｄ）の１．５倍〜３．０倍であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のいずれかに記載の断熱材固定用ピン。